(57)【要約】【課題】グランドのインダクタンスを低減することが可能な半導体装置を提供する。【解決手段】パッド電極２を有する半導体チップ１６と、金属ボール１１を備えた多層配線基板２０を備え、パッド電極２と多層配線基板２０とがボンディングワイヤ３及びインナーリード１９によって接続されてなり、多層配線基板２０には、信号配線及び電源配線と、グランド配線と、金属ボール１１とが備えられ、信号配線及び電源配線がボンディングワイヤ３を介してパッド電極２に接続される一方、グランド配線がインナーリード１９を介してパッド電極２に接続され、グランド配線が、多層配線基板２０の他面に積層された面状の金属膜で構成されていることを特徴とする半導体装置１を採用する。【選択図】図１
2010108980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の外部端子と、面状の金属膜で構成され前記複数の外部端子のうちの第１の外部端子に接続される第１の配線層と、前記複数の外部端子のうちの第２の外部端子に接続される第２の配線層とを備える多層配線基板と、
前記第１の配線層に対応する第１のパッドと、前記第２の配線層に対応する第２のパッドとを備える半導体チップと、
前記第１の配線層と前記第１のパッドとの接続、または、前記第２の配線層と前記第２のパッドとの接続、のうちのいずれか一方を行うインナーリードと、
前記第１の配線層と前記第１のパッドとの接続、または、前記第２の配線層と前記第２のパッドとの接続、のうちのいずれか他方を行うボンディングワイヤと、
を備えている半導体装置。
【請求項２】
前記第１のパッドがグランド用のパッドであるとともに前記第１の配線層にグランド配線が含まれ、前記第２のパッドが信号用及び電源用のパッドであるとともに前記第２の配線層に信号配線及び電源配線が含まれることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
複数の外部端子と、面状の金属膜で構成され前記複数の外部端子の一部に接続される第１の配線層とを備える多層配線基板と、
前記第１の配線層に対応する第１のパッドを備える半導体チップと、
を備える半導体装置であって、
前記第１の配線層が、インナーリード、ボンディングワイヤまたはフリップチップのいずれかを介して前記第１のパッドに直接接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
前記第１のパッドがグランド用のパッドであるとともに前記第１の配線層にグランド配線が含まれることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
ＢＧＡ型の半導体装置であって、
電源用、信号用及びグランド用のパッド電極を有する半導体チップと、外部端子となる金属ボールを備えた多層配線基板とを少なくとも備え、前記多層配線基板のチップ搭載面に前記半導体チップが搭載されるとともに前記多層配線基板の前記チップ搭載面と反対側の面に前記金属ボールが搭載され、前記半導体チップの前記パッド電極と前記多層配線基板とがボンディングワイヤ及びインナーリードによって接続されてなり、
前記多層配線基板には、基材層と、前記基材層の一方の面側に配置されて前記金属ボールに接続される信号配線及び電源配線と、前記基材層の他方の面側に配置されて前記金属ボールに接続されるグランド配線と、前記金属ボールとが備えられ、
前記信号配線及び前記電源配線が前記ボンディングワイヤまたは前記インナーリードのいずれか一方を介して前記半導体チップの前記パッド電極に接続される一方、前記グランド配線が前記ボンディングワイヤまたは前記インナーリードのいずれか他方を介して前記半導体チップの前記パッド電極に接続され、
前記グランド配線が、前記基材層の前記他面に積層された面状の金属膜で構成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
前記グランド配線が前記多層配線基板の前記金属ボール側に配置され、前記グランド配線上にレジスト層が積層されるとともに前記金属ボールが搭載され、前記グランド配線と前記金属ボールとが接続されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記グランド配線が前記多層配線基板の前記半導体チップ側に配置される一方、前記多層配線基板の前記金属ボール側に配置された前記信号配線及び前記電源配線上にはレジスト層が積層されるとともに前記金属ボールが搭載され、前記グランド配線と前記金属ボールとが前記基材層に設けられたビアを介して接続されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記グランド配線と前記金属ボールを接続する前記ビアの形成位置が、前記金属ボールの近傍に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関するものであり、特に、金属配線層が2層以上のパッケージ基板を使用した半導体装置の電源／グランド特性向上に有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高速動作化、低消費電力化に伴い、同時スイッチングノイズ等の電源／グランドノイズの問題が発生している。このため、半導体パッケージも電源／グランドノイズを極力ださないようなパッケージが必要になる。
【０００３】
従来の半導体パッケージは、リードフレームのような一枚の金属板からなる配線基板を備えたＳＯＰ、ＱＦＰといったパッケージが主流であったが、半導体の多ピン化や高速化に対応して、金属層を何層にも積み重ねた多層配線基板を備えたＢＧＡタイプのパッケージ（以下、ＰＫＧという）が開発されている。金属層を積み重ねることは、信号配線の配線し易さだけでなく、電源／グランド用の配線を金属プレーン層として配置することができるため、高速動作の半導体には良く用いられている。
【０００４】
ＢＧＡのＰＫＧにおける多層配線基板と半導体チップとの接続には、様々な手法が用いられており、その手法として、ワイヤボンディングやインナーリードボンディングがある。しかし、このような接続方式を利用した場合において、ＢＧＡのＰＫＧは多数の金属層を保有しているものの、ボールが搭載される層と配線が形成された層とは、ビア等によって接続されなければならない。このため、配線の密集が発生する。配線の密集した箇所においては、信号用の配線が、電源またはグラウンド用の配線に比べて優先的に配線されるため、電源またはグラウンド用の配線は、信号用の配線を適切にするための犠牲となり、グランド用の配線の配線幅を狭くした構造や、グランド用の配線の電流経路を遠回りとした構造となる。このことが、電源／グランドノイズが発生する原因となっていた。以下に、ワイヤボンディング方式及びインナーリードボンディング方式でのパッケージ構造とその問題点について説明する。
【０００５】
図１２、図１３及び図１４を参照して、従来の半導体装置の一例について説明する。
図１２に、従来の半導体装置４０１の断面構造を示す。この半導体装置４０１は、下記特許文献１の図５に記載の従来例とほぼ同様な構造である。この半導体装置４０１は、半導体チップ１６と、金属ボール１１を備えた多層配線基板４２０と、半導体チップ１６と多層配線基板４２０とを接合させるエラストマー樹脂層１５と、半導体チップ１６のパッド電極２と多層配線基板４２０とを接続するボンディングワイヤ３と、半導体チップ１６を封止するモールド樹脂１７とから概略構成されている。
【０００６】
多層配線基板４２０の中央には貫通孔４２０ａが設けられており、この貫通孔４２０ａから半導体チップ１６のパッド電極２が望むように多層配線基板４２０と半導体チップ１６とが位置決めされている。そして、パッド電極２と多層配線基板４２０とを接続するボンディングワイヤ３が、貫通孔４２０ａ内に配置されている。更に、貫通孔４２０ａには、ボンディングワイヤ３を保護するためのモールド樹脂１０が充填されている。
【０００７】
多層配線基板４２０は、基材層１４と、基材層１４の金属ボール側の面に形成されたボール側配線層４１３と、基材層１４の半導体チップ側の面に形成されたチップ側配線層４６２とから概略構成されている。ボール側配線層４１３には、ソルダレジスト層１２が積層されるとともに金属ボール１１が搭載されている。金属ボール１１とボール側配線層４１３とは直接に接続されている。
【０００８】
次に、図１３には、多層配線基板４２０の平面構造を示す。図１３（ａ）は、多層配線基板４２０のボール側配線層４１３の構成を示す平面模式図であり、図１３（ｂ）は、チップ側配線層４６２の構成を示す平面模式図である。図１３（ａ）に示すように、ボール側配線層４１３は、信号用配線４０７と、電源用配線４０９と、グランド用配線４６１とが備えられている。信号用配線４０７及び電源用配線４０９の各一端側には、ボンディングパッド４０４が形成されており、ボンディングワイヤ３がボンディングパッド４０４に接続されている。このように各配線４０７、４０９は、ボンディングワイヤ３を介して半導体チップ１６のパッド電極２に接続されている。また、信号用配線４０７及び電源用配線４０９の各他端側は、金属ボール１１に接続されている。
【０００９】
次に、図１３（ａ）を参照しながらグランド用配線４６１について説明すると、このグランド用配線４６１は、第１グランド用配線４６１ａと、第２グランド用配線４６１ｂとから構成されている。第１グランド用配線４６１ａの一端側には、ボンディングパッド４０４が形成されており、第１グランド用配線４６１ａはボンディングワイヤ３を介してパッド電極２に接続されている。第１グランド用配線４６１ａの他端側は、基材層１４に設けられたビア４５１に接続されており、このビア４５１を介して第１グランド用配線４６１ａがチップ側配線層４６２に接続されている。
【００１０】
また、第２グランド用配線４６１ｂの一端側は、基材層１４に設けられた別のビア４５２に接続されており、このビア４５２を介して第２グランド用配線４６１ｂがチップ側配線層４６２に接続されている。また、第２グランド用配線４６１ｂの他端側は、金属ボール１１に接続されている。
【００１１】
また、図１３（ｂ）に示すように、チップ側配線層４６２は、グランド用配線４６１を構成するグランド用共通配線層４６２ａから構成されている。グランド用共通配線層４６２ａは、基材層１４のほぼ全面に形成された金属膜である。また、グランド用共通配線層４６２ａには、基材層１４に設けられたビア４５１、４５２がそれぞれ接続されており、グランド用共通配線層４６２ａは、各ビア４５１、４５２を介して第１グランド用配線４６１ａと第２グランド用配線４６１ｂとを相互に接続している。
【００１２】
上記の構成の半導体装置４０１における信号電流及び電源電流の電流経路について例えば図１３（ａ）を参照しながら説明すると、信号電流は、半導体チップ１６のパッド電極２から、ボンディングワイヤ３、信号用配線４０７及び金属ボール１１を介して、外部回路との間を流れる。同様に、電源電流は、半導体チップ１６のパッド電極２から、ボンディングワイヤ３、電源用配線４０９及び金属ボール１１を介して、外部回路との間を流れる。
【００１３】
一方、上記の構成の半導体装置４０１におけるグランド電流の電流経路について図１３及び図１４を参照して説明すると、グランド電流は、半導体チップ１６のパッド電極２から、ボンディングワイヤ３、第１グランド用配線４６１ａ、ビア４５１、グランド用共通配線層４６２ａ、ビア４５２、第２グランド用配線４６１ｂ及び金属ボール１１を介して、外部回路との間を流れる。図１４の矢印ＧＩ１に示すように、従来の半導体装置４０１においては、グランド電流が、ビア４５１、４５２によって多層配線基板４２０のボール面側とチップ面側を往復するため、信号電流及び電源電流に比べてその電流経路が長くなり、その結果、グランドのインダクタンスが増加する傾向にある。
【００１４】
次に、図１５、図１６及び図１７を参照して、従来の半導体装置の別の例について説明する。なお、図１５乃至図１７に示す半導体装置の構成要素のうち、図１２乃至図１４に示す半導体装置の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１５】
図１５に、従来の別の例の半導体装置５０１の断面構造を示す。この半導体装置５０１は、半導体チップ１６と、金属ボール１１を備えた多層配線基板５２０と、半導体チップ１６と多層配線基板５２０とを接合するエラストマー樹脂層１５と、半導体チップ１６のパッド電極２と多層配線基板５２０とを接続するインナーリード５１９と、半導体チップ１６を封止するモールド樹脂１７とから概略構成されている。
【００１６】
多層配線基板５２０の中央には貫通孔５２０ａが設けられており、この貫通孔５２０ａから半導体チップ１６のパッド電極２が望むように多層配線基板５２０と半導体チップ１６とが位置決めされている。そして、パッド電極２と多層配線基板５２０とを接続するインナーリード５１９が、貫通孔５２０ａ内に配置されている。更に、貫通孔５２０ａには、インナーリード５１９を保護するためのモールド樹脂１０が充填されている。
【００１７】
多層配線基板５２０は、基材層１４と、基材層１４の金属ボール側の面に形成されたボール側配線層５６２と、基材層１４の半導体チップ側の面に形成されたチップ側配線層５１３とから概略構成されている。ボール側配線層５６２には、ソルダレジスト層１２が積層されるとともに金属ボール１１が搭載されている。金属ボール１１とボール側配線層５６２とは、直接に接続されている。
【００１８】
次に、図１６には、多層配線基板５２０の平面構造を示す。図１６（ａ）は、多層配線基板５２０のボール側配線層５６２の構成を示す平面模式図であり、図１６（ｂ）は、チップ側配線層５１３の構成を示す平面模式図である。図１６（ａ）に示すように、ボール側配線層５６２は、グランド用共通配線層５６２ａと、ボール側信号用配線５０７ａと、ボール側電源用配線５０９ａとから概略構成されている。グランド用共通配線層５６２ａは、基材層１４のほぼ全面に形成されている。また、グランド用共通配線層５６２ａには、複数の開口部５６２ｂが設けられ、各開口部５６２ｂ内にボール側信号用配線５０７ａまたはボール側電源用配線５０９ａが配置されている。この構成によって、グランド用共通配線層５６２ａと、ボール側信号用配線５０７ａまたはボール側電源用配線５０９ａとが絶縁されている。
【００１９】
また、ボール側信号用配線５０７ａの一端側は、基材層１４に設けられたビア５５１に接続されており、ボール側信号用配線５０７ａはこのビア５５１を介してチップ側配線層５１３に接続されている。また、ボール側信号用配線５０７ａの他端側は、金属ボール１１に接続されている。
【００２０】
一方、ボール側電源用配線５０９ａの一端側は、基材層１４に設けられた別のビア５５２に接続されており、ボール側電源用配線５０９ａはビア５５２を介してチップ側配線層５１３に接続されている。また、ボール側電源用配線５０９ａの他端側は金属ボール１１に接続されている。
【００２１】
更に、グランド用共通配線層５６２ａは、基材層１４に設けられた更に別のビア５５３に接続されており、グランド用共通配線層５６２ａはビア５５３を介してチップ側配線層５１３に接続されている。また、グランド用共通配線層５６２ａには、金属ボール１１が搭載されている。
【００２２】
次に、図１６（ｂ）に示すように、チップ側配線層５１３は、チップ側信号用配線５０７ｂと、チップ側電源用配線５０９ｂと、チップ側グランド用配線５６２ｃとが備えられている。チップ側信号用配線５０７ｂ、チップ側電源用配線５０９ｂ及びチップ側グランド用配線５６２ｃの各一端側には、インナーリード５１９がそれぞれ接続されており、各配線５０７ｂ、５０９ｂ及び５６２ｃはインナーリード５１９を介して半導体チップ１６のパッド電極２に接続されている。また、各配線５０７ｂ、５０９ｂ及び５６２ｃの他端側は、基材層１４に設けられたビア５５１、５５２及び５５３にそれぞれ接続されており、チップ側信号用配線５０７ｂはビア５５１を介してボール側信号配線５０７ａに接続され、チップ側電源用配線５０９ｂはビア５５２を介してボール側電源配線５０９ｂに接続され、チップ側グランド用配線５６２ｃはビア５５３を介してグランド用共通配線層５６２ａに接続されている。
【００２３】
上記の構成の半導体装置５０１における信号電流及び電源電流の電流経路について図１５〜図１６を参照して説明すると、信号電流は、半導体チップ１６のパッド電極２から、インナーリード５１９、チップ側信号用配線５０７ｂ、ビア５５１、ボール側信号用配線５０７ａ及び金属ボール１１を介して、外部回路との間を流れる。同様に、電源電流は、半導体チップ１６のパッド電極２から、インナーリード５１９、チップ側電源用配線５０９ｂ、ビア５５２、ボール側電源用配線５０９ａ及び金属ボール１１を介して、外部回路との間を流れる。
【００２４】
一方、上記の構成の半導体装置５０１におけるグランド電流の電流経路について図１６及び図１７を参照して説明すると、グランド電流ＧＩ２は、半導体チップ１６のパッド電極２から、インナーリード５１９、チップ側グランド用配線５６２ｃ、ビア５５３、グランド用共通配線層５６２ａ及び金属ボール１１を介して、外部回路との間を流れる。図１６（ｂ）に示すように、従来の半導体装置５０１のチップ側配線層５１３においては、チップ側グランド用配線５６２ｃが、チップ側信号用配線５０７ｂ及びチップ側電源用配線５０９ｂと同様の細い配線幅を有する形状をとる。一方、図１６（ａ）に示すように、ボール側配線層５６２においては、基材層１４のほぼ全面にグランド用共通配線層５６２ａが形成されている。一般的に電流は、細い幅の配線を通過するよりもグランド用共通配線層５６２ａのような面状の層を通過する方がインダクタンスを小さくできる。このため、グランド電流が、グランド用共通配線層５６２ａ側をより長く通過したほうが、グランド電流のインダクタンスを小さくできる。しかし、実際は、多層配線基板５２０の貫通孔５２０ａ付近に各種の配線が集中するため、貫通孔５２０ａの周囲にビア５５３を配置しにくい。そのためチップ側グランド用配線５６２ｃの配線長を比較的長くしてビア５５３の形成位置を貫通孔５２０ａから離間させることで、比較的広いスペースが確保可能な金属ボール１１の直下にビア５５３を配置する必要がある。この結果、従来の半導体装置５０１では、グランド電流が、配線幅が細いチップ側グランド用配線５６２ｃをより多く通過する。このため、グランドのインダクタンスが増加する。
【特許文献１】特開２００２ー１６１７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
以上のように、従来の半導体装置４０１、５０１においては配線を流れるグランド等の電流のインダクタンスが大きくなるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明の半導体装置は、複数の外部端子と、面状の金属膜で構成され前記複数の外部端子のうちの第１の外部端子に接続される第１の配線層と、前記複数の外部端子のうちの第２の外部端子に接続される第２の配線層とを備える多層配線基板と、前記第１の配線層に対応する第１のパッドと、前記第２の配線層に対応する第２のパッドとを備える半導体チップと、前記第１の配線層と前記第１のパッドとの接続、および、前記第２の配線層と前記第２のパッドとの接続、のうちのいずれか一方を行うインナーリードと、前記第１の配線層と前記第１のパッドとの接続、および、前記第２の配線層と前記第２のパッドとの接続、のうちのいずれか他方を行うボンディングワイヤと、を備えていることを特徴とする。
【００２７】
上記の半導体装置によれば、第１の配線層と第１のパッドとの接続、および、第２の配線層と第２のパッドとの接続、のうちのいずれか一方がインナーリードで接続され、いずれか他方がボンディングワイヤで接続されるので、面状の金属膜で構成される第１配線層を流れる電流のインダクタンスを低減できる。
また、上記の構成によって、半導体チップの近傍において、第１の配線層と第２の配線層とを分離することができ、第１の配線層を流れる電流のインダクタンスをより低減できる。
【００２８】
また、本発明の半導体装置は、複数の外部端子と、面状の金属膜で構成され前記複数の外部端子の一部に接続される第１の配線層とを備える多層配線基板と、前記第１の配線層に対応する第１のパッドを備える半導体チップと、を備える半導体装置であって、前記第１の配線層が、インナーリード、ボンディングワイヤまたはフリップチップのいずれかを介して前記第１のパッドに直接接続されていることを特徴とする。
【００２９】
上記の半導体装置によれば、面状の金属膜で構成される第１の配線層と第１のパッドとが、インナーリード、ボンディングワイヤまたはフリップチップのいずれかで接続されるので、第１配線層を流れる電流のインダクタンスを低減できる。
【００３０】
また、本発明の半導体装置は、ＢＧＡ型の半導体装置であって、電源用、信号用及びグランド用のパッド電極を有する半導体チップと、外部端子となる金属ボールを備えた多層配線基板とを少なくとも備え、前記多層配線基板のチップ搭載面に前記半導体チップが搭載されるとともに前記多層配線基板の前記チップ搭載面と反対側の面に前記金属ボールが搭載され、前記半導体チップの前記パッド電極と前記多層配線基板とがボンディングワイヤ及びインナーリードによって接続されてなり、前記多層配線基板には、基材層と、前記基材層の一方の面側に配置されて前記金属ボールに接続される信号配線及び電源配線と、前記基材層の他方の面側に配置されて前記金属ボールに接続されるグランド配線と、前記金属ボールとが備えられ、前記信号配線及び前記電源配線が前記ボンディングワイヤまたは前記インナーリードのいずれか一方を介して前記半導体チップの前記パッド電極に接続される一方、前記グランド配線が前記ボンディングワイヤまたは前記インナーリードのいずれか他方を介して前記半導体チップの前記パッド電極に接続され、前記グランド配線が、前記基材層の前記他面に積層された面状の金属膜で構成されていることを特徴とする。
【００３１】
上記の半導体装置によれば、信号配線及び電源配線が多層配線基板を構成する基材層の一方の面側に配置され、グランド配線が基材層の他方の面側に配置され、信号配線及び電源配線がボンディングワイヤまたはインナーリードのいずれか一方によって半導体チップに接続され、グランド配線がボンディングワイヤまたはインナーリードのいずれか他方によって半導体チップに接続されており、グランド配線が多層配線基板の一方の面と他方の面との間を行き来することがないので、グランド配線を流れるグランド電流のインダクタンスを低減できる。
また、上記の構成によって、半導体チップの近傍において、信号配線及び電源配線とグランド配線とを分離することができ、グランドインダクタンスをより低減できる。
更に、グランド配線が面状の金属膜から構成されるので、グランド配線の配線幅が拡大し、グランド配線を流れるグランド電流のインダクタンスを更に低減できる。
これによって、グランドインピーダンスを低くすることができ、グランドノイズを減らすことができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、配線を流れる電流のインダクタンスを低減することが可能な半導体装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。尚、以下の説明において参照する図面は、半導体装置の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の半導体装置の寸法関係とは異なる場合がある。
【００３４】
「第１の実施形態」
以下、図１乃至図６を参照して、本発明の第１の実施形態である半導体装置について説明する。図１は、本実施形態の半導体装置を示す断面模式図であり、図２は、本実施形態の半導体装置の一部を示す斜視図である。また、図３は、本実施形態の半導体装置の多層配線基板の配線構造を示す模式図であり、図４は、本実施形態の半導体装置におけるグランド電流の電流経路を示す断面模式図である。更に、図５及び図６は、本実施形態の半導体装置と、従来の半導体装置とを対比する図である。
【００３５】
本実施形態の半導体装置１は、複数の外部端子１１と、面状の金属膜で構成され複数の外部端子１１のうちの第１の外部端子１１ａに接続される第１の配線層６２と、複数の外部端子１１のうちの第２の外部端子１１ｂに接続される第２の配線層１３とを備える多層配線基板２０と、第１の配線層６２に対応する第１のパッド２ａと、第２の配線層１３に対応する第２のパッド２ｂとを備える半導体チップ１６と、第１の配線層６２と第１のパッド２ａとの接続を行うインナーリード１９と、第２の配線層１３と第２のパッド２ｂとの接続を行うボンディングワイヤ３と、を備えて概略構成されている。
また、第１のパッド２ａがグランド用のパッドであるとともに第１の配線層６２にグランド配線が含まれ、第２のパッド２ｂが信号用及び電源用のパッドであるとともに第２の配線層１３に信号配線及び電源配線が含まれている。
【００３６】
即ち、図１〜図３に示すように、本実施形態の半導体装置１は、所謂ＢＧＡ型の半導体装置であり、半導体チップ１６と、半導体装置１の外部端子となる金属ボール１１（外部端子）を備えた多層配線基板２０と、半導体チップ１６と多層配線基板２０とを接合させるエラストマー樹脂層１５と、半導体チップ１６のパッド電極２（第１のパッド２ａ、第２のパッド２ｂ）と多層配線基板２０とを接続するボンディングワイヤ３及びインナーリード１９と、半導体チップ１６を封止するモールド樹脂１７とから概略構成されている。半導体チップのパッド電極２には、グランド用のパッド電極（第１のパッド２ａ）と、電源用及び信号用のパッド電極（第２のパッド２ｂ）がそれぞれ備えられている。
【００３７】
多層配線基板２０のチップ搭載面２０ｂには、エラストマー樹脂層１５を介して半導体チップ１６が搭載されている。また、多層配線基板２０のチップ搭載面２０ｂの反対面２０ｃには、エラストマー樹脂層１５を介して金属ボール１１が搭載されている。また、多層配線基板２０の中央には貫通孔２０ａが設けられており、この貫通孔２０ａから半導体チップ１６のパッド電極２を望むように多層配線基板２０と半導体チップ１６とが位置決めされている。そして、パッド電極２と多層配線基板２０とを接続するボンディングワイヤ３及びインナーリード１９が、貫通孔２０ａ内に配置されている。更に、貫通孔２０ａには、ボンディングワイヤ３及びインナーリード１９を保護するためのモールド樹脂１０が充填されている。
【００３８】
多層配線基板２０は、基材層１４と、基材層１４の金属ボール側の面１４ａ（一方の面）に形成されたボール側配線層１３（第２の配線層）と、基材層１４の半導体チップ側の面１４ｂ（他方の面）に形成されたチップ側配線層６２（第１の配線層）とから概略構成されている。ボール側配線層１３には、ソルダレジスト層（レジスト層）１２が積層されるとともに金属ボール１１が搭載されている。金属ボール１１とボール側配線層１３とは、ソルダレジスト層１２に設けられた図示略の貫通孔に金属ボール１１の一部が挿入される形で直接に接続されている。
【００３９】
次に、図３には、多層配線基板２０の平面構造を示す。図３（ａ）は、多層配線基板２０のボール側配線層１３の構成を示す平面模式図であり、図３（ｂ）は、チップ側配線層６２の構成を示す平面模式図である。図３（ａ）に示すように、ボール側配線層１３は、信号配線７と、電源配線９とが備えられている。信号配線７及び電源配線９の各一端側には、ボンディングパッド４が形成されており、ボンディングパッド４にはボンディングワイヤ３が接続されている。各配線７、９はボンディングワイヤ３を介して半導体チップ１６のパッド電極２（第２のパッド２ｂ）に接続されている。また、信号用配線７及び電源用配線９の各他端側は、金属ボール１１（第２の外部端子１１ｂ）に接続されている。このように、本実施形態では、信号配線７及び電源配線９が、多層配線基板２０の金属ボール１１側に配置されている。
【００４０】
次に、図３（ｂ）に示すように、チップ側配線層６２は、グランド用共通配線層（グランド配線）６２ａから構成されている。グランド用共通配線層６２ａは、基材層１４のほぼ全面に形成された金属膜である。また、グランド用共通配線層６２ａには、基材層１４に設けられた複数のビア５２が接続されており、グランド用共通配線層６２ａは、各ビア５２を介してボール側配線層１３に接続されている。このように、本実施形態では、グランド配線となるグランド用共通配線層６２ａが、多層配線基板２０の半導体チップ１６側に配置されている。また、グランド用共通配線層６２ａのうち開口部２０ａによって区画された一辺部６２ｂには、複数のインナーリード１９が接続されており、グランド用共通配線層６２ａはこのインナーリード１９を介して半導体チップ１６のパッド電極２（第１のパッド２ａ）に接続されている。
【００４１】
次に、図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照しつつ、ボール側配線層１３について更に説明すると、ボール側配線層１３には、信号配線７及び電源配線９の他に、グランド補助配線６１が形成されている。グランド補助配線６１の一端側には、基材層１４に形成されたビア５２が接続されており、このビア５２を介してグランド補助配線６１とグランド用共通配線層６２ａとが接続されている。また、グランド補助配線６１の他端側は、金属ボール１１に接続されている。基材層１４に設けられたビア５２は、金属ボール１１の近傍に配置されている。これにより、グランド補助配線６１の配線長が、信号配線７または電源配線９の配線長の十分の一以下の長さになっている。また、本実施形態においては、グランド配線となるグランド用共通配線層６２ａが、ビア５２及びグランド補助配線６１を介して金属ボール１１（第１の外部端子１１ａ）に接続されている。
【００４２】
以上のように、本実施形態の半導体装置１においては、グランド用共通配線層６２ａ（グランド配線）が多層配線基板２０の半導体チップ１６側に配置される一方、多層配線基板２０の金属ボール１１側に配置された信号配線７及び電源配線９上にはソルダレジスト層１２が積層されるとともに金属ボール１１が搭載されている。また、グランド用共通配線層６２ａ（グランド配線）と金属ボール１１とが、基材層１４に設けられたビア５２及びグランド補助配線６１を介して接続されている。
【００４３】
上記の構成の半導体装置１における信号電流及び電源電流の電流経路について説明すると、信号電流は、半導体チップ１６のパッド電極２から、ボンディングワイヤ３、信号配線７及び金属ボール１１を介して、外部回路との間を流れる。同様に、電源電流は、半導体チップ１６のパッド電極２から、ボンディングワイヤ３、電源配線９及び金属ボール１１を介して、外部回路との間を流れる。
【００４４】
一方、上記の構成の半導体装置１におけるグランド電流の電流経路について図３及び図４を参照して説明すると、グランド電流は、図４の矢印ＧＩに示すように、半導体チップ１６のパッド電極２から、インナーリード１９、グランド用共通配線層（グランド配線）６２ａ、ビア５２、グランド補助通配線６１及び金属ボール１１を介して、外部回路との間を流れる。図４に示すように、本実施形態の半導体装置１においては、グランド電流が、ビア５２を介して多層配線基板２０のチップ側からボール側に流れるため、従来の半導体装置のようにグランド電流が多層配線基板２０のボール面側とチップ面側を往復することがなく、グランド電流の電流経路が信号電流及び電源電流の電流経路とほぼ同じ長さとなり、しかもグランド電流の電流経路のうちの大部分が金属膜からなるグランド用共通配線層６２ａとなるので、グランド電流のインダクタンスが低減される。
【００４５】
図５に、図１２〜図１４に示した従来のワイヤボンディング接続を利用した配線レイアウトと、本実施形態の配線レイアウトとを比較した結果を示す。従来のワイヤボンディングタイプ（図５（ａ））では、半導体チップから多層配線基板への全ての接続をボンディングワイヤ３により行い、ボンディングワイヤ３は多層配線基板のボール面側配線層４６２に接続される。また、外部回路と多層配線基板との接続も金属ボール１１にてボール面側で行う。この場合グランド電流は、一旦、ビア４５１を介してチップ側のグランド用共通配線層に接続され、再び、ビア４５２を介してボール面に接続されるため、２カ所のビアを必要とする。
【００４６】
これに対して、本実施形態では、半導体チップ１６から多層配線基板２０へのグランドの接続をインナーリード１９にて行い、インナーリード１９は更に半導体チップ１６側のグランド用共通配線層６２ａに接続されるため、従来のようにボンディングワイヤのみの場合に必要であった図５（ａ）の破線部に示すビア４５１が必要ではなくなる（図５（ａ）の破線部）。
【００４７】
この時のグランドを流れる電流経路を図６の矢印ＧＩで示し、従来のボンディングワイヤ接続を使用した場合の電流経路ＧＩ１と比較する。従来の電流経路ＧＩ１では、半導体チップ１６から出力された電流は、一度ボンディングワイヤ３を介してボール面側の配線層を流れ、その後、ビアを介して、チップ側のグランド用共通配線層を流れる。これに対して、本実施形態におけるグランドの電流経路ＧＩでは、半導体チップ１６から出力された電流が、インナーリード１９によって直接チップ側のグランド用共通配線層６２ａに流れる。このため、電流経路ＩＧは従来の電流経路ＧＩ１に比べ短縮される。インダクタンスは、基本的には、電流経路が長いほど大きくなるので、本実施形態では、従来のワイヤボンディングのみの場合に比べて、グランドのインダクタンスが小さくなる。また、ビアが減るためボール側配線層１３における信号配線７及び電源配線９の配線スペースが増加する。このため、信号の本数を増やすことや、電源配線９の配線幅を太くすることもできる。電源配線９の配線幅が太くなると、電源配線９のインダクタンスが小さくなり、電源配線９の静電容量も増加するため、電源配線９のインピーダンスが下がり、電源ノイズを減らすことができる。
【００４８】
また、上記の半導体装置１によれば、グランド用共通配線層（グランド配線）６２ａが多層配線基板２０の半導体チップ１６側に配置され、基材層１４に設けられたビア５２を介してグランド用共通配線層（グランド配線）６２ａと金属ボール１１とが接続されるので、グランド電流の電流経路の大部分が面状の金属膜からなるグランド配線となり、グランド電流のインダクタンスをより低減できる。
【００４９】
また、上記の半導体装置１においては、グランド用共通配線層（グランド配線）６２ａと金属ボール１１を接続するビア５２の形成位置が、金属ボール１１の近傍に配置されているので、半導体チップ１６のパッド電極２の近傍において配線が密集せず、これにより信号配線及び電源配線を避けるようにしてグランド用共通配線層（グランド配線）６２ａを配置する必要がなく、各配線を比較的自由に引き回すことができる。
【００５０】
「第２の実施形態」
次に、図７乃至図９を参照して、本発明の第２の実施形態である半導体装置について説明する。図７は、本実施形態の半導体装置を示す断面模式図であり、図８は、本実施形態の半導体装置の多層配線基板の配線構造を示す模式図であり、図９は、本実施形態の半導体装置におけるグランド電流の電流経路を示す断面模式図である。なお、図７乃至図９に示す本実施形態の半導体装置の構成要素のうち、図１乃至図６に示す第１実施形態の半導体装置の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
本実施形態の半導体装置１０１は、複数の外部端子１１と、面状の金属膜で構成され複数の外部端子１１のうちの第１の外部端子１１ａに接続される第１の配線層１６２と、複数の外部端子１１のうちの第２の外部端子１１ｂに接続される第２の配線層１１３とを備える多層配線基板１２０と、第１の配線層１６２に対応する第１のパッド２ａと、第２の配線層１１３に対応する第２のパッド２ｂとを備える半導体チップ１６と、第１の配線層１６２と第１のパッド２ａとの接続を行うボンディングワイヤ３と、第２の配線層１１３と第２のパッド２ｂとの接続を行うインナーリード１９と、を備えて概略構成されている。
また、第１のパッド２ａがグランド用のパッドであるとともに第１の配線層１６２にグランド配線が含まれ、第２のパッド２ｂが信号用及び電源用のパッドであるとともに第２の配線層１１３に信号配線及び電源配線が含まれている。
【００５２】
即ち、図７に示すように、本実施形態の半導体装置１０１は、半導体チップ１６と、金属ボール１１（外部端子）を備えた多層配線基板１２０と、エラストマー樹脂層１５と、ボンディングワイヤ３及びインナーリード１９と、モールド樹脂１７とから概略構成されている。
【００５３】
多層配線基板１２０のチップ搭載面１２０ｂには、エラストマー樹脂層１５を介して半導体チップ１６が搭載されている。また、多層配線基板２０のチップ搭載面１２０ｂの反対面２０ｃには、エラストマー樹脂層１５を介して金属ボール１１が搭載されている。
また、多層配線基板１２０の中央には貫通孔１２０ａが設けられ、貫通孔１２０ａから半導体チップ１６のパッド電極２を望むように多層配線基板１２０と半導体チップ１６とが位置決めされている。そして、パッド電極２と多層配線基板１２０とを接続するボンディングワイヤ３及びインナーリード１９が、貫通孔１２０ａ内に配置されている。更に、貫通孔１２０ａには、ボンディングワイヤ３及びインナーリード１９を保護するためのモールド樹脂１０が充填されている。
【００５４】
多層配線基板１２０は、基材層１４と、基材層１４の金属ボール側の面１４ａ（他方の面）に形成されたボール側配線層１６２（第１の配線層）と、基材層１４の半導体チップ側の面１４ｂ（一方の面）に形成されたチップ側配線層１１３（第２の配線層）とから概略構成されている。ボール側配線層１６２には、ソルダレジスト層（レジスト層）１２が積層されるとともに金属ボール１１が搭載されている。金属ボール１１とボール側配線層１６２とは、ソルダレジスト層１２に設けられた図示略の貫通孔に金属ボール１１の一部が挿入される形で直接に接続されている。
【００５５】
次に、図８には、多層配線基板１２０の平面構造を示す。図８（ａ）は、多層配線基板１２０のボール側配線層１６２の構成を示す平面模式図であり、図８（ｂ）は、チップ側配線層１１３の構成を示す平面模式図である。図８（ａ）に示すように、ボール側配線層１６２は、グランド用共通配線層（グランド配線）１６２ａと、信号用補助配線１０７ａと、電源用補助配線１０９ａとから概略構成されている。
【００５６】
グランド用共通配線層１６２ａは、基材層１４のほぼ全面に形成されている。また、グランド用共通配線層１６２ａには、複数の開口部１６２ｂが設けられ、各開口部１６２ｂ内に信号用補助配線１０７ａまたは電源用補助配線１０９ａが配置されている。この構成によって、グランド用共通配線層１６２ａと、信号用補助配線１０７ａまたは電源用補助配線１０９ａとが絶縁されている。また、グランド用共通配線層１６２ａのうち、多層配線基板１２０の開口部１２０ａによって区画された一辺部１６２ｃには、複数のボンディングワイヤ３が接続されており、グランド用共通配線層１６２ａはこのボンディングワイヤ３を介して半導体チップ１６のパッド電極２（第１のパッド２ａ）に接続されている。このように、本実施形態では、グランド用共通配線層１６２ａが、多層配線基板２０の金属ボール１１側に配置されている。
また、グランド用共通配線層（グランド配線）１６２ａには、金属ボール１１（第１の外部端子１１ａ）が搭載されている。
【００５７】
また、信号用補助配線１０７ａ及び電源用補助配線１０９ａの各一端側には、基材層１４に設けられたビア１５１及び１５２にそれぞれ接続されており、各補助配線１０７ａ及び１０９ａは各ビア１５１、１５２を介してチップ側配線層１１３に接続されている。
更に、信号用補助配線１０７ａ及び電源用補助配線１０９ａの各他端側には、金属ボール１１（第２の外部端子１１ｂ）が接続されている。
【００５８】
次に、図８（ｂ）に示すように、チップ側配線層１１３は、信号配線１０７と、電源用共通配線層（電源配線）１０９とが備えられている。本実施形態では、信号配線１０７及び電源用共通配線層（電源配線）１０９が、多層配線基板１２０の半導体チップ１６側に配置されている。信号配線１０７の一端側であって開口部１２０ａを望む位置にはインナーリード１９が接続されており、信号配線１０７はインナーリード１９を介して半導体チップ１６のパッド電極２（第２のパッド２ｂ）に接続されている。また、信号配線１０７の他端側は、基材層１４に設けられたビア１５１に接続されており、信号配線１０７はこのビア１５１を介してボール側配線層１６２に接続されている。
【００５９】
また、電源用共通配線層（電源配線）１０９は、基材層１４のほぼ全面に形成された金属膜である。この電源用共通配線層１０９には、複数の帯状の開口部１０９ｂが設けられており、各開口部１０９ｂ内に信号配線１０７が配置されている。これにより、電源用共通配線層１０９と信号配線１０７とが絶縁されている。
また、電源用共通配線層１０９の一端側であって開口部１２０ａを望む位置には、信号配線１０７と同様にインナーリード１９が接続されており、電源用共通配線層１０９はインナーリード１９を介して半導体チップ１６のパッド電極２（第２のパッド２ｂ）に接続されている。更に、電源用共通配線層１０９には、基材層１４に設けられた複数の別のビア１５２が接続されており、電源用共通配線層１０９は、この別の各ビア１５２を介してボール側配線層１６２に接続されている。
【００６０】
次に、図８（ａ）及び図８（ｂ）を参照しつつ、ボール側配線層１６２及びチップ側配線層１１３について更に説明すると、ボール側配線層１６２には、信号配線７及び電源配線９の他に、信号補助配線１０７ａ及び現原補助配線１０９ａが備えられている。各補助配線１０７ａ、１０９ａは、グランド用共通配線１６２ａの開口部１６２ｂ内に配置されている。各補助配線１０７ａ、１０９ａは金属ボール１１（第２の外部端子１１ｂ）に接続されている。また、各補助配線１０７ａ、１０９ａは、基材層１４に設けられたビア１５１、１５２を介して、チップ側配線層１１３の信号配線１０７及び電源用共通配線層１０９に接続されている。
【００６１】
以上のように、本実施形態のグランド配線は、グランド用共通配線層１０９として多層配線基板１２０の金属ボール１１側に配置され、グランド用共通配線層１０９上にソルダレジスト層１２が積層されるとともに金属ボール１１が搭載され、グランド用共通配線層１０９と金属ボール１１とが直接に接続されている。
【００６２】
上記の構成の半導体装置１０１における信号電流及び電源電流の電流経路について説明すると、信号電流は、半導体チップ１６のパッド電極２から、インナーリード１９、信号配線１０７、ビア１５１、信号用補助配線１０７ａ及び金属ボール１１を介して、外部回路との間を流れる。
また、電源電流は、半導体チップ１６のパッド電極２から、インナーリード１９、電源用共通配線層１０９、ビア１５２、電源用補助配線１０９ａ及び金属ボール１１を介して、外部回路との間を流れる。
【００６３】
一方、上記の構成の半導体装置１０１におけるグランド電流の電流経路について図８及び図９を参照して説明すると、グランド電流ＧＩは、半導体チップ１６のパッド電極２から、ボンディングワイヤ３、グランド用共通配線層（グランド配線）１６２ａ及び金属ボール１１を介して、外部回路との間を流れる。図９に示すように、本実施形態の半導体装置１０１においては、グランド電流ＧＩが、ボンディングワイヤ３を介して多層配線基板１２０のボール側を流れるため、従来の半導体装置のグランド電流の電流経路ＧＩ１のように、多層配線基板のボール面側とチップ面側を往復することがなく、グランド電流の電流経路が信号電流及び電源電流の電流経路とほぼ同じ長さとなり、しかもグランド電流の電流経路のうちの大部分が金属膜からなるグランド用共通配線層１６２ａとなり、狭幅の配線を通過することがないので、グランド電流のインダクタンスが低減される。
【００６４】
また、多層積層基板１２０の開口部１２０ａ近傍における配線集中が緩和されるため、図８に示したように電源配線を金属膜で構成できるので、電源電流のインダクタンスも低減できる。
【００６５】
また、上記の半導体装置１０１によれば、グランド用共通配線層１６２ａ（グランド配線）が多層配線基板１２０の金属ボール１１側に配置されるので、グランド配線と金属ボール１１とが直接に接続され、グランド電流の電流経路の大部分が面状の金属膜からなるグランド用共通配線層１６２ａとなり、グランド電流のインダクタンスをより低減できる。また、ソルダレジスト層（レジスト層）１２が積層されることで、グランド用共通配線層１６２ａ（グランド配線）を保護できる。
【００６６】
なお、本実施形態では、電源用共通配線層１０９に開口部１０９ｂを設けることによって、電源配線と信号配線１０７とを絶縁しているが、信号配線１０７と電源用共通配線層１０９との間に絶縁層を設けることで、両者を絶縁してもよい。
【００６７】
「第３の実施形態」
次に、図１０及び図１１を参照して、本発明の第３の実施形態である半導体装置について説明する。図１０は、本実施形態の半導体装置を示す断面模式図であり、図１１は、本実施形態の半導体装置の多層配線基板の配線構造を示す模式図である。なお、図１０及び図１１に示す本実施形態の半導体装置の構成要素のうち、図１乃至図６に示す第１実施形態の半導体装置の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６８】
本実施形態の半導体装置３０１は、複数の外部端子１１と、面状の金属膜で構成され複数の外部端子１１の一部に接続される第１の配線層３６２とを備える多層配線基板３２０と、第１の配線層３６２に対応する第１のパッド３２２を備える半導体チップ１６とを備え、第１の配線層３６２が、フリップチップを介して第１のパッド２ａに直接接続されている。
また、第１のパッド２ａがグランド用のパッドであるとともに第１の配線層３６２にグランド配線が含まれる。
【００６９】
即ち、図１０及び図１１に示すように、本実施形態の半導体装置３０１は、半導体チップ１６と、金属ボール１１（外部端子）を備えた多層配線基板３２０と、エラストマー樹脂層１５と、ボンディングワイヤ３及びインナーリード３１９と、モールド樹脂１７とから概略構成されている。半導体チップ１６には、電源用及び信号用のパッド電極３２１と、グランド用のパッド電極３２２（第１のパッド）がそれぞれ備えられている。
【００７０】
多層配線基板３２０のチップ搭載面３２０ｂには、エラストマー樹脂層１５を介して半導体チップ１６が搭載されている。また、多層配線基板３２０のチップ搭載面３２０ｂの反対面３２０ｃには、エラストマー樹脂層１５を介して金属ボール１１が搭載されている。
また、多層配線基板３２０の中央には貫通孔３２０ａが設けられており、この貫通孔３２０ａから半導体チップ１６のパッド電極３２１、３２２を望むように多層配線基板３２０と半導体チップ１６とが位置決めされている。そして、パッド電極３２１、３２２と多層配線基板３２０とを接続するボンディングワイヤ３及びインナーリード３１９が、貫通孔３２０ａ内に配置されている。更に、貫通孔３２０ａには、ボンディングワイヤ３及びインナーリード３１９を保護するためのモールド樹脂１０が充填されている。
【００７１】
多層配線基板３２０は、基材層１４と、基材層１４の金属ボール側の面１４ａ（一方の面）に形成されたボール側配線層３１３と、基材層１４の半導体チップ側の面１４ｂ（他方の面）に形成されたチップ側配線層３６２（第１の配線層）とから概略構成されている。ボール側配線層３１３には、ソルダレジスト層（レジスト層）１２が積層されるとともに金属ボール１１が搭載されている。金属ボール１１とボール側配線層３１３とは、ソルダレジスト層１２に設けられた図示略の貫通孔に金属ボール１１の一部挿入される形で直接に接続されている。
【００７２】
次に、図１１には、多層配線基板３２０の平面構造を示す。図１１（ａ）は、多層配線基板３２０のボール側配線層３１３の構成を示す平面模式図であり、図１１（ｂ）は、チップ側配線層３６２の構成を示す平面模式図である。
図１１（ａ）に示すように、ボール側配線層３１３は、第１の実施形態のボール側配線層１３とほぼ同じ構成であり、信号配線７と、電源配線９とが備えられている。信号配線７及び電源配線９の各一端側には、ボンディングパッド４が形成され、ボンディングパッド４にボンディングワイヤ３が接続され、各配線７、９はボンディングワイヤ３を介して半導体チップ１６の信号用及び電源用のパッド電極３２１に接続されている。また、信号用配線７及び電源用配線９の各他端側は、金属ボール１１に接続されている。
【００７３】
次に、図１１（ｂ）に示すように、チップ側配線層３６２は、グランド用共通配線層（グランド配線）３６２ａから構成されている。グランド用共通配線層３６２ａは、基材層１４のほぼ全面に形成された金属膜である。また、グランド用共通配線層３６２ａには、基材層１４に設けられた複数のビア５２が接続されており、グランド用共通配線層３６２ａは、各ビア５２を介してボール側配線層３１３に接続されている。また、グランド用共通配線層３６２ａのうち開口部３２０ａによって区画された一辺部３６２ｂには、帯状のインナーリード３１９が突出形成されている。インナーリード３１９は、ボール側配線層３１３のボンディングパッド４の形成位置よりも開口部３２０ａの中央側に配置されている。また、インナーリード３１９上にはグランド用共通配線層３６２ａが延出形成されている。また、インナーリード３１９の半導体チップ１６側の面には、図１０に示しようにフリップチップ接続用のバンプ３２４が配置されており、このバンプ３２４は半導体チップ１６のグランド用のパッド電極３２２に接続されている。このように、グランド用共通配線層３６２ａはインナーリード３１９及びバンプ３２４を介して半導体チップ１６のパッド電極２に接続されている。
【００７４】
次に、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）を参照しつつ、ボール側配線層３１３について更に説明すると、ボール側配線層３１３には、第１の実施形態と同様に、信号配線７及び電源配線９の他に、グランド補助配線６１が形成されている。グランド補助配線６１の一端側には、基材層１４に形成されたビア５２が接続されており、このビア５２を介してグランド補助配線６１とグランド用共通配線層３６２ａとが接続されている。また、グランド補助配線６１の他端側は、金属ボール１１に接続されている。基材層１４に設けられたビア５２は、金属ボール１１の近傍に配置されている。これにより、グランド補助配線６１の配線長が、信号配線７または電源配線９の配線長の十分の一以下の長さになっている。また、本実施形態においては、グランド配線となるグランド用共通配線層３６２ａが、ビア５２及びグランド補助配線６１を介して金属ボール１１に接続されている。
【００７５】
以上のように、本実施形態の半導体装置１においては、グランド用共通配線層３６２ａ（グランド配線）が多層配線基板３２０の半導体チップ１６側に配置される一方、多層配線基板３２０の金属ボール１１側に配置された信号配線７及び電源配線９上にはソルダレジスト層１２が積層されるとともに金属ボール１１が搭載されている。また、グランド用共通配線層３６２ａ（グランド配線）と金属ボール１１とが、基材層１４に設けられたビア５２及びグランド補助配線６１を介して接続されている。
【００７６】
上記の構成の半導体装置３０１における信号電流及び電源電流の電流経路は、第１の実施形態の場合と同様に、信号電流が半導体チップ１６のパッド電極３２１から、ボンディングワイヤ３、信号配線７及び金属ボール１１を介して、外部回路との間を流れるようになっている。同様に、電源電流が、半導体チップ１６のパッド電極３２１から、ボンディングワイヤ３、電源配線９及び金属ボール１１を介して、外部回路との間を流れるようになっている。
【００７７】
一方、上記の構成の半導体装置３０１におけるグランド電流の電流経路について図１０及び図１１を参照して説明すると、グランド電流は、半導体チップ１６のパッド電極３２２から、バンプ３２４、インナーリード３１９、グランド用共通配線層（グランド配線）３６２ａ、ビア５２、グランド補助通配線６１及び金属ボール１１を介して、外部回路との間を流れる。図１１に示すように、本実施形態の半導体装置３０１においては、グランド電流が、ビア５２を介して多層配線基板３２０のチップ側からボール側に流れるため、従来のようにグランド電流が多層配線基板３２０のボール面側とチップ面側を往復することがなく、グランド電流の電流経路が信号電流及び電源電流の電流経路とほぼ同じ長さとなり、しかもグランド電流の電流経路のうちの大部分が金属膜からなるグランド用共通配線層３６２ａとなるので、従来に比べてグランド電流のインダクタンスが低減される。
【００７８】
また、帯状のインナーリード３１９がボンディングパッド４の形成位置よりも開口部３２０ａの中央側に向けて延出形成され、このインナーリード３１９上にグランド用共通配線層３６２ａが延出形成され、更にインナーリード３１９の直下に半導体チップ１６のグランド用のパッド電極３２２が配置されているので、グランド用共通配線層３６２ａと半導体チップ１６とを容易に接続できる。
【００７９】
また、本実施形態においては、半導体チップ１６のパッド電極３２１、３２２のパッド配列を２列とすることで、パッド電極を一列に配列する場合に比べて、パッド電極間の距離が広くなり、これにより、信号用及び電源用のパッド電極３２１に対するワイヤボンディングを容易に行うことができる。
【００８０】
また、上記の半導体装置３０１においては、第１の実施形態と同様に、グランド用共通配線層（グランド配線）３６２ａと金属ボール１１を接続するビア５２の形成位置が、金属ボール１１の近傍に配置されているので、半導体チップ１６のパッド電極２の近傍において配線が密集せず、これにより信号配線及び電源配線を避けるようにしてグランド用共通配線層（グランド配線）３６２ａを配置する必要がなく、各配線を比較的自由に引き回すことができる。
【００８１】
尚、第２の実施形態におけるインナーリード１９を、本実施形態のインナーリード３１９と同一の構成にすることも可能である。ただし、その場合は、パッド電極の配列を本実施形態と同様に２列以上にすることが必要となる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態の半導体装置を示す断面模式図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態の半導体装置の一部を示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態の半導体装置の多層配線基板の配線構造を示す図であって、（ａ）はボール側配線層の一部を示す平面模式図であり、（ｂ）はチップ側配線層の一部を示す平面模式図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態の半導体装置におけるグランド電流の電流経路を示す断面模式図である。
【図５】図５は、本発明の第１実施形態の半導体装置と、従来の半導体装置とを対比する図であって、（ａ）は従来の多層配線基板の一部を示す平面模式図であり、（ｂ）本発明の多層配線基板の一部を示す平面模式図である。
【図６】図６は、本発明の第１実施形態の半導体装置と、従来の半導体装置とを対比する図であって、電流経路を示す断面模式図である。
【図７】図７は、本発明の第２実施形態の半導体装置を示す断面模式図である。
【図８】図８は、本発明の第２実施形態の半導体装置の多層配線基板の配線構造を示す図であって、（ａ）はボール側配線層の一部を示す平面模式図であり、（ｂ）はチップ側配線層の一部を示す平面模式図である。
【図９】図９は、本発明の第２実施形態の半導体装置におけるグランド電流の電流経路を示す断面模式図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３実施形態の半導体装置を示す断面模式図である。
【図１１】図１１は、本発明の第３実施形態の半導体装置の多層配線基板の配線構造を示す図であって、（ａ）はボール側配線層の一部を示す平面模式図であり、（ｂ）はチップ側配線層の一部を示す平面模式図である。
【図１２】図１２は、従来の半導体装置の一例を示す断面模式図である。
【図１３】図１３は、図１２の半導体装置の多層配線基板の配線構造を示す図であって、（ａ）はボール側配線層の一部を示す平面模式図であり、（ｂ）はチップ側配線層の一部を示す平面模式図である。
【図１４】図１４は、図１２の半導体装置におけるグランド電流の電流経路を示す断面模式図である。
【図１５】図１５は、従来の半導体装置の別の例を示す断面模式図である。
【図１６】図１６は、図１５の半導体装置の多層配線基板の配線構造を示す図であって、（ａ）はボール側配線層の一部を示す平面模式図であり、（ｂ）はチップ側配線層の一部を示す平面模式図である。
【図１７】図１７は、図１５の半導体装置におけるグランド電流の電流経路を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００８３】
１、１０１、３０１…半導体装置、２、３２１、３２２…パッド電極（第１，第２のパッド）、３…ボンディングワイヤ、７、１０７…信号配線、９、１０９…電源配線、１１…金属ボール、１２…ソルダレジスト層（レジスト層）、１４…基材層、１４ａ…基材層の一方の面、１４ｂ…基材層の他方の面、１６…半導体チップ、１９、３１９…インナーリード、２０、１２０、３２０…多層配線基板、２０ｂ、１２０ｂ、３２０ｂ…チップ搭載面、２０ｃ、１２０ｃ、３２０ｃ…チップ搭載面と反対側の面、５２…基材層に設けられたビア、６２ａ、１６２ａ、３６２ａ…グランド用共通配線層（金属膜（グランド配線（第１の配線層）））
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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